JPH03174805A - フェーズドアレイ空中線の性能補償装置 - Google Patents
フェーズドアレイ空中線の性能補償装置Info
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- JPH03174805A JPH03174805A JP2239499A JP23949990A JPH03174805A JP H03174805 A JPH03174805 A JP H03174805A JP 2239499 A JP2239499 A JP 2239499A JP 23949990 A JP23949990 A JP 23949990A JP H03174805 A JPH03174805 A JP H03174805A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/267—Phased-array testing or checking devices
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はディジタル移相器を用いたフェーズドアレイア
ンテナに関し、特に温度による特性の変化を補償するこ
とのできる過度特性補償機能を含むフェーズドアレイア
ンテナに関する。
ンテナに関し、特に温度による特性の変化を補償するこ
とのできる過度特性補償機能を含むフェーズドアレイア
ンテナに関する。
フェーズドアレイアンテナは電気的にビーム走査を行な
うことができ、例えばＭＬ Ｓ（ＭｉｃｒｏｗａｖｅＬ
ａｎｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に用いられている。ＭＬ
Ｓでは、地上に設置されたフェーズドアレイアンテナの
ビームを航空機に向けて往復走査し、航空機は一対の受
信ビームの間隔の時間を測定することにより、アンテナ
の位相中心からみた航空機の方位角や高低角を検知し、
これをもとに航空機があらかじめ定められた進入コース
で着陸できるようにするものである。このＭＬＳに用い
られるフェーズドアレイアンテナでは走査角度の精度が
１／１００度程度のものが求められているが、Ｓｙｓｔ
ｅｍ自体が屋外に設置されているため、温度により各ア
ンテナ素子に電力を分配する電力分配器等の構成要素の
特性が変わり、補償なしではビーム方向だけでなく、ビ
ーム形状、あるいはサイドローブレベルが変わってしま
い、求められている性能を満すことができなかった。
うことができ、例えばＭＬ Ｓ（ＭｉｃｒｏｗａｖｅＬ
ａｎｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に用いられている。ＭＬ
Ｓでは、地上に設置されたフェーズドアレイアンテナの
ビームを航空機に向けて往復走査し、航空機は一対の受
信ビームの間隔の時間を測定することにより、アンテナ
の位相中心からみた航空機の方位角や高低角を検知し、
これをもとに航空機があらかじめ定められた進入コース
で着陸できるようにするものである。このＭＬＳに用い
られるフェーズドアレイアンテナでは走査角度の精度が
１／１００度程度のものが求められているが、Ｓｙｓｔ
ｅｍ自体が屋外に設置されているため、温度により各ア
ンテナ素子に電力を分配する電力分配器等の構成要素の
特性が変わり、補償なしではビーム方向だけでなく、ビ
ーム形状、あるいはサイドローブレベルが変わってしま
い、求められている性能を満すことができなかった。
従来、この温度による特性の変化を抑えるためには、専
用の空調機を用いて温度を一定にすることが行なわれて
いたが、ランニングコストの上昇、信頼性が低い等の欠
点があった。また他の例ではビーム方向の温度による変
化を抑えるため、フェーズドアレイアンテナに並設され
たモニタマニホールドにより、走査角度を検出して誤差
を求め、この誤差に基づき走査タイミングを変えるもの
がある。このような補償は例えば米国特許Ｎｏ。
用の空調機を用いて温度を一定にすることが行なわれて
いたが、ランニングコストの上昇、信頼性が低い等の欠
点があった。また他の例ではビーム方向の温度による変
化を抑えるため、フェーズドアレイアンテナに並設され
たモニタマニホールドにより、走査角度を検出して誤差
を求め、この誤差に基づき走査タイミングを変えるもの
がある。このような補償は例えば米国特許Ｎｏ。
４．５３６，７６６“Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ａｎｔｅｎｎ
ａ Ｗｉｔｈ ＡｕｔｏｍａｔｉｃＢｅａｍ ５ｔａｂ
ｉｌｉｚａｔｉｏｎ″１９８５．８．２０に示されてい
る。
ａ Ｗｉｔｈ ＡｕｔｏｍａｔｉｃＢｅａｍ ５ｔａｂ
ｉｌｉｚａｔｉｏｎ″１９８５．８．２０に示されてい
る。
まず、本発明の理解を助けるために米国特許４５．３６
，７６６に開示された技術に対応する従来技術について
第５図を参照して説明する。図でフェーズドアレイアン
テナを構成する複数の放射素子１１があり、これにはそ
れぞれ対応する移相器１２から、電力分配器１３．送信
機１４を通して高周波信号がおくられる。他方、インテ
グラルモニタマニホールド１５がそれぞれの放射素子１
１から放出された信号の一部を受けるために配置されて
いる。マニホールド１５からの台底された受信出力は検
波器１６へ送られ、検波される。
，７６６に開示された技術に対応する従来技術について
第５図を参照して説明する。図でフェーズドアレイアン
テナを構成する複数の放射素子１１があり、これにはそ
れぞれ対応する移相器１２から、電力分配器１３．送信
機１４を通して高周波信号がおくられる。他方、インテ
グラルモニタマニホールド１５がそれぞれの放射素子１
１から放出された信号の一部を受けるために配置されて
いる。マニホールド１５からの台底された受信出力は検
波器１６へ送られ、検波される。
角度検出器１７は検波器１６からの検波出力を受け、こ
の中のパルス間隔を基に走査角度を検出して、これをデ
ジタルデータとして、走査制御装置１８へ送る。走査制
御装置１８は設置されたマニタマニホールドで決まって
いる走査角度（受信角度）と、角度検出器１７で検出さ
れた角度との差を求め、これが零となるよう、走査タイ
ミングを変更する。
の中のパルス間隔を基に走査角度を検出して、これをデ
ジタルデータとして、走査制御装置１８へ送る。走査制
御装置１８は設置されたマニタマニホールドで決まって
いる走査角度（受信角度）と、角度検出器１７で検出さ
れた角度との差を求め、これが零となるよう、走査タイ
ミングを変更する。
インテグラルモニタマニホールド１５には、−般に導波
管スレッドアレーが用いられ、それぞれの放射素子１１
から放出された信号の一部を受信して合或し、空間の遠
方のある一点で受信したと同様の波形が得られるように
なっている。その受信角度θは、放射信号の波長をλ、
導波管の管内波長を入７、スロット間隔すなわち放射素
子１１の間隔をｄとすれば、次の（１）式で表わすこと
ができる。
管スレッドアレーが用いられ、それぞれの放射素子１１
から放出された信号の一部を受信して合或し、空間の遠
方のある一点で受信したと同様の波形が得られるように
なっている。その受信角度θは、放射信号の波長をλ、
導波管の管内波長を入７、スロット間隔すなわち放射素
子１１の間隔をｄとすれば、次の（１）式で表わすこと
ができる。
インテグラルモニタマニホールドは上に示す受信角が温
度によって変化しない様材質をインバーとする等特別な
工夫がなされている。
度によって変化しない様材質をインバーとする等特別な
工夫がなされている。
第６図は、フェーズドアレイ空中線に広く用いられる図
は中央分岐型の直列給電方式の電力分配器を表わしたも
のである。入力端子２１は第３図に示した送信機１４の
出力側に接続され、出力端子２２は同じく第５図に示し
たそれぞれの移相器１２の入力側に接続される。このよ
うな電力分配器は温度によるビーム方向の変化は自由空
間において本質的に小さいかビーム形状やサイドロープ
ルレベルにかなりの変動が見られる。
は中央分岐型の直列給電方式の電力分配器を表わしたも
のである。入力端子２１は第３図に示した送信機１４の
出力側に接続され、出力端子２２は同じく第５図に示し
たそれぞれの移相器１２の入力側に接続される。このよ
うな電力分配器は温度によるビーム方向の変化は自由空
間において本質的に小さいかビーム形状やサイドロープ
ルレベルにかなりの変動が見られる。
第７図はこれらの変動を説明するためのものである。こ
の図で実線２４は常温における移相面であり、矢印２５
はビーム方向を表わしている。
の図で実線２４は常温における移相面であり、矢印２５
はビーム方向を表わしている。
般に電力分配器を実現する誘電体基板は温度による誘電
率の変化は線膨張より大きく高温に変化すると、移相面
は破線２６に示すように変化し、低温に変化すると移相
面は一点鎖線２７で示いたように変化する。移相面がこ
のようにずれると、ビーム方向は変化しないがビーム形
状およびサイドローブレベルにかなりの変動が生じる。
率の変化は線膨張より大きく高温に変化すると、移相面
は破線２６に示すように変化し、低温に変化すると移相
面は一点鎖線２７で示いたように変化する。移相面がこ
のようにずれると、ビーム方向は変化しないがビーム形
状およびサイドローブレベルにかなりの変動が生じる。
第８図および第９図はこのような移相面の変化がパター
ンにどのような影響を与えるかを計算によって求めたも
のである。計算の条件は次の通りである。
ンにどのような影響を与えるかを計算によって求めたも
のである。計算の条件は次の通りである。
（１）放射素子数；７８
（２）放射素子間隔：３５ｍｍ
（３）周波数： ５０９０．７ＭＨｚ
（４）移相器；４ビツトデイジタル移相器であり、量子
化誤差を含む。
化誤差を含む。
（５）放射素子パターン：ｃｏｓθ
（６） ビーム設定方向；３゜
（７）給電系振幅分布；テーラ分布（サイドローブレベ
ル−３０ｄＢ、ｎ＝５） ここで、第８図は常温（２５℃）における放射パターン
特性を表わしており、第９図は７１℃における放射パタ
ーン特性を表わしている。温度が高くなるとサイドロー
ブレベルが−２０，５ｄＢから−１５，５ｄＢに上昇し
ていることが判る。
ル−３０ｄＢ、ｎ＝５） ここで、第８図は常温（２５℃）における放射パターン
特性を表わしており、第９図は７１℃における放射パタ
ーン特性を表わしている。温度が高くなるとサイドロー
ブレベルが−２０，５ｄＢから−１５，５ｄＢに上昇し
ていることが判る。
以上説明した様に先の米国特許に示された補償方法では
、走査のタイミングを変えて走査角度を補償しているだ
けであり、ビーム形状やサイドローブレベルの変化につ
いては補償することができず、ビーム形状やサイドロー
ブレベルの変化に併うＭＬＳの性能の低下を防ぐことが
できなかった。
、走査のタイミングを変えて走査角度を補償しているだ
けであり、ビーム形状やサイドローブレベルの変化につ
いては補償することができず、ビーム形状やサイドロー
ブレベルの変化に併うＭＬＳの性能の低下を防ぐことが
できなかった。
本発明の目的は温度による走査ビームの方向の変化だけ
でなく、ビーム形状やサイドローブレベルの変化につい
ても、充分に補償することができ、ＭＬＳの性能の低下
を防ぐ温度特性補償機能を含むフェーズドアレイアンテ
ナを提供することである。
でなく、ビーム形状やサイドローブレベルの変化につい
ても、充分に補償することができ、ＭＬＳの性能の低下
を防ぐ温度特性補償機能を含むフェーズドアレイアンテ
ナを提供することである。
本発明によれば、複数の放射素子と、複数の放射素子に
送信電力な分配する電力分配器と、複数の放射素子と電
力分配器との間に挿入される複数の移相器とを含み、複
数の移相器の移相量を制御することでビーム走査を行う
フェーズドアレイアンテナの特性補償装置であって、複
数の放射素子から放射される出力を受けて合成し、フェ
ーズドアレイアンテナが所定の走査角をもったとき最大
の合成出力をモニタ出力として出すモニタマニホールド
と、フェーズドアレイアンテナが所定の走査角の走査ビ
ームを放出するとき、モニタマニホールドの出力に基づ
き、個々の放射素子からの出力とモニタマニホールドと
の位相誤差を算出する位相誤差算出手段と、位相誤差算
出手段の算出する位相誤差に基づき複数の移相器に対す
る移相量の補正を行う移相量補正手段とを具備する。
送信電力な分配する電力分配器と、複数の放射素子と電
力分配器との間に挿入される複数の移相器とを含み、複
数の移相器の移相量を制御することでビーム走査を行う
フェーズドアレイアンテナの特性補償装置であって、複
数の放射素子から放射される出力を受けて合成し、フェ
ーズドアレイアンテナが所定の走査角をもったとき最大
の合成出力をモニタ出力として出すモニタマニホールド
と、フェーズドアレイアンテナが所定の走査角の走査ビ
ームを放出するとき、モニタマニホールドの出力に基づ
き、個々の放射素子からの出力とモニタマニホールドと
の位相誤差を算出する位相誤差算出手段と、位相誤差算
出手段の算出する位相誤差に基づき複数の移相器に対す
る移相量の補正を行う移相量補正手段とを具備する。
〔実施例〕
本発明の一実施例を示した第１図を参照して説明すると
、本実施例は放射素子１１．移相器１２．電力分配器１
３．送信機１４．インテグラルモニタマニホールド１５
．検波器１６の構成については第５図に示した従来例と
同じである。第１図では更に、通信機１４送信タイミン
グや移相器１２へ所定の移相量制御データ等を送るとと
もにＣＰＵ３８に対し補正動作タイミングを送る走査制
御部３１、検波器１６の出力を増幅する演算増幅器３５
、演算増幅器３５の出力をデジタルデータに変換するＡ
／Ｄコンバータ３６．Ａ／Ｄコンバータの出力を受ける
Ｉ１０ポート３７．所定のタイミングでデータを取り込
み、補正のための演算を行うＣＰＵ３８．各移相器に対
応して位相補正データをラッチするラッチ回路４１．ビ
ーム走査を行うため走査制御部３１から指定される移相
量制御データとラッチ回路４１からの補正データとを加
算し、加算結果により移相器１２の移相量を制御する加
算器４２．及びＣＰＵ３８によって求められた補正デー
タを所定のラッチ回路４１へ移すためのｌ１０３９を具
備する。
、本実施例は放射素子１１．移相器１２．電力分配器１
３．送信機１４．インテグラルモニタマニホールド１５
．検波器１６の構成については第５図に示した従来例と
同じである。第１図では更に、通信機１４送信タイミン
グや移相器１２へ所定の移相量制御データ等を送るとと
もにＣＰＵ３８に対し補正動作タイミングを送る走査制
御部３１、検波器１６の出力を増幅する演算増幅器３５
、演算増幅器３５の出力をデジタルデータに変換するＡ
／Ｄコンバータ３６．Ａ／Ｄコンバータの出力を受ける
Ｉ１０ポート３７．所定のタイミングでデータを取り込
み、補正のための演算を行うＣＰＵ３８．各移相器に対
応して位相補正データをラッチするラッチ回路４１．ビ
ーム走査を行うため走査制御部３１から指定される移相
量制御データとラッチ回路４１からの補正データとを加
算し、加算結果により移相器１２の移相量を制御する加
算器４２．及びＣＰＵ３８によって求められた補正デー
タを所定のラッチ回路４１へ移すためのｌ１０３９を具
備する。
本実施例における補正動作はＭＬＳのための走査シーケ
ンスの間の休止期間を利用して行なわれる（尚、このタ
イミングについては後で説明する）が、まず一連の補正
動作について説明する。
ンスの間の休止期間を利用して行なわれる（尚、このタ
イミングについては後で説明する）が、まず一連の補正
動作について説明する。
補正動作を行うとき、走査制御部３１は前述の（１）式
で示したインテグラルモニタマニホールド１５のもつ所
定の受信角度へビーム方向が向くように、それぞれの移
相器１２の移相量を所定の値にする。
で示したインテグラルモニタマニホールド１５のもつ所
定の受信角度へビーム方向が向くように、それぞれの移
相器１２の移相量を所定の値にする。
このとき、モニタマニホールド１５から得られる合成信
号の大きさは原理的に最大となるはずである。しかし、
実際には各放射素子１１から放出される出力移相が温度
等の影響による電力分配器。
号の大きさは原理的に最大となるはずである。しかし、
実際には各放射素子１１から放出される出力移相が温度
等の影響による電力分配器。
移相器、伝送ラインの特性変化を原因とする誤差をもっ
ており、常に最大とならない。すなわちこのとき、合成
された出力は第２図（Ａ）のように表わせる。図で、合
成出力Ｖ、を構成する個々の放射素子からの出力５１，
５２，５３．ｉ−１，ｉはほぼ同相となっているものの
、個々に誤差をもっている。本発明においては、合成出
力Ｖ＋（図面では合成出力のスカラ量を表わす）に対す
る各放射素子１１から出る個々の出力（５１，５２゜５
３、・・・ｉ−１，ｉ）の位相誤差を求め、これに基づ
き、ラッチ回路４１に格納される位相補正データを求め
ている。
ており、常に最大とならない。すなわちこのとき、合成
された出力は第２図（Ａ）のように表わせる。図で、合
成出力Ｖ、を構成する個々の放射素子からの出力５１，
５２，５３．ｉ−１，ｉはほぼ同相となっているものの
、個々に誤差をもっている。本発明においては、合成出
力Ｖ＋（図面では合成出力のスカラ量を表わす）に対す
る各放射素子１１から出る個々の出力（５１，５２゜５
３、・・・ｉ−１，ｉ）の位相誤差を求め、これに基づ
き、ラッチ回路４１に格納される位相補正データを求め
ている。
詳細に説明すれば、各移相器１２の移相量を、マニホー
ルド１５のもつ所定の受信角へビーム方向が向くように
、設定したあと、位相誤差を求める移相器２１をＣＰＵ
３８の制御の下に指定し、そのときの合成出力のスカラ
量Ｖ＋（第２図（Ａ））を求めるとともに、次に指定さ
れた移相器２１の位相を９０°単位で順次進相（または
遅相）させ、そのときの合成出力のスカラ量Ｖ２ 、
Ｖｓ 、 Ｖｓ（第２図ＣＢ）、（Ｃ）、（Ｄ））を求
める。このとき、位相誤差φは、（２）式で求められる
。
ルド１５のもつ所定の受信角へビーム方向が向くように
、設定したあと、位相誤差を求める移相器２１をＣＰＵ
３８の制御の下に指定し、そのときの合成出力のスカラ
量Ｖ＋（第２図（Ａ））を求めるとともに、次に指定さ
れた移相器２１の位相を９０°単位で順次進相（または
遅相）させ、そのときの合成出力のスカラ量Ｖ２ 、
Ｖｓ 、 Ｖｓ（第２図ＣＢ）、（Ｃ）、（Ｄ））を求
める。このとき、位相誤差φは、（２）式で求められる
。
尚、この位相誤差φの求め方の原理については特開昭６
２−００１３０３号公報（１９８７゜１．７）に詳細に
説明されている。
２−００１３０３号公報（１９８７゜１．７）に詳細に
説明されている。
指定された移相器２１の位相誤差φが求められたあと、
ＣＰＵ３８はこの位相誤差φが予め定められた閾値をを
越えているかどうかを判断し、越えていた場合この移相
器について補正が必要と判断し、補正データＣを求める
。例えば、各移相器２１がＰＩＮダイオードを含む４
ｂｉｔのディジタル位相器によって構成されるとすると
、位相誤差φが±１１．２５°を越えたとき補正が必要
と判断され、 （３）式に示す補正データＣを求める。
ＣＰＵ３８はこの位相誤差φが予め定められた閾値をを
越えているかどうかを判断し、越えていた場合この移相
器について補正が必要と判断し、補正データＣを求める
。例えば、各移相器２１がＰＩＮダイオードを含む４
ｂｉｔのディジタル位相器によって構成されるとすると
、位相誤差φが±１１．２５°を越えたとき補正が必要
と判断され、 （３）式に示す補正データＣを求める。
ここでＩＮＴは絶対値を示し、小数点以下は切り捨てら
れる。求められた補正データＣはＩ１０ボート３９を経
て、指定された移相器１２を示すアドレスとともに送ら
れ、指定された移相器１２に対するラッチ回路４１はそ
の対応アドレスを検知して、そのときの補正データを格
納する。ＣＰＵ３８は１つの移相器１２に対する位相誤
差中の算出及び補正データＣの算出及びラッチ回路への
格納という一連の処理を終えると、他の移相器１２に対
しても同様な処理を順次行ってゆく。
れる。求められた補正データＣはＩ１０ボート３９を経
て、指定された移相器１２を示すアドレスとともに送ら
れ、指定された移相器１２に対するラッチ回路４１はそ
の対応アドレスを検知して、そのときの補正データを格
納する。ＣＰＵ３８は１つの移相器１２に対する位相誤
差中の算出及び補正データＣの算出及びラッチ回路への
格納という一連の処理を終えると、他の移相器１２に対
しても同様な処理を順次行ってゆく。
本実施例の場合、移相器１２の位相誤差φの計測精度は
検波器１６と演算増幅器３５のＳ／Ｎによって決定され
る。また電力分配器１３による給電振幅分布がサイドロ
ーブレベル−３０ｄＢ、ｎ＝５のテーラ分布であり、放
射素子１１の数が６２）送信電力が４４ｄＢｍ、給電損
失６ｄＢ、アンテナゲイン２０ｄＢ、放射素子１１とイ
ンテグラルモニタマニホールド１５との結合比が一４５
ｄＢ、モニタ損失が３ｄＢの場合、放射電力が最小とな
る両端の放射素子１１から放射される信号の位相比を６
°程度（４ビツトデイジタル移相器の１／４ビット程度
）の精度で測定するためには、平均化が必要である。す
なわち、本実施例においては合成ベクトルのスカラ量■
１〜■４を複数回、例えば８０回程度測定し、これを平
均した値で前記（２）式の計算を行っている。
検波器１６と演算増幅器３５のＳ／Ｎによって決定され
る。また電力分配器１３による給電振幅分布がサイドロ
ーブレベル−３０ｄＢ、ｎ＝５のテーラ分布であり、放
射素子１１の数が６２）送信電力が４４ｄＢｍ、給電損
失６ｄＢ、アンテナゲイン２０ｄＢ、放射素子１１とイ
ンテグラルモニタマニホールド１５との結合比が一４５
ｄＢ、モニタ損失が３ｄＢの場合、放射電力が最小とな
る両端の放射素子１１から放射される信号の位相比を６
°程度（４ビツトデイジタル移相器の１／４ビット程度
）の精度で測定するためには、平均化が必要である。す
なわち、本実施例においては合成ベクトルのスカラ量■
１〜■４を複数回、例えば８０回程度測定し、これを平
均した値で前記（２）式の計算を行っている。
次に本発明による補正動作のタイミングについて、ＭＬ
Ｓにおける高低誘導装置に適用した場合について説明す
る。第３図はこの動作タイミングを説明するための図で
あり、ＭＬＳはタイミングＴｏ、で示されるように６１
５ｍｓの周期ＦｕｌｌＣ）’Ｃｌｅのタイミングが規定
されており、その中には２つのシーケンスＳＥＱ、、Ｓ
Ｅにｈのくり返しが４回含まれている。タイミングＴ
Ｃ２はこのフルサイクルの終了を示している。各シーケ
ンスＳ Ｅ Ｑ ＋ 、 Ｓ Ｅ Ｑ ２はタイミング
ＴＣ，で示すようにそれぞれ３つの高低誘導装置の送信
タイミングを含んでおり、この周期は５．６ ｍ ｓで
ある。従って６１５ｍ５のＦｕｌｌサイクルのうち、高
低誘導のための実際の通信時間は２２％であり、残りの
７８％の時間は休止期間となる。この休止期間に重なら
ないタイミングでアジマス誘導のための送信タイミング
等が配置されるが、少なくともこの休止期間において、
ＣＰＵ３８は前述した演算処理を行うことが充分可能と
なっている。
Ｓにおける高低誘導装置に適用した場合について説明す
る。第３図はこの動作タイミングを説明するための図で
あり、ＭＬＳはタイミングＴｏ、で示されるように６１
５ｍｓの周期ＦｕｌｌＣ）’Ｃｌｅのタイミングが規定
されており、その中には２つのシーケンスＳＥＱ、、Ｓ
Ｅにｈのくり返しが４回含まれている。タイミングＴ
Ｃ２はこのフルサイクルの終了を示している。各シーケ
ンスＳ Ｅ Ｑ ＋ 、 Ｓ Ｅ Ｑ ２はタイミング
ＴＣ，で示すようにそれぞれ３つの高低誘導装置の送信
タイミングを含んでおり、この周期は５．６ ｍ ｓで
ある。従って６１５ｍ５のＦｕｌｌサイクルのうち、高
低誘導のための実際の通信時間は２２％であり、残りの
７８％の時間は休止期間となる。この休止期間に重なら
ないタイミングでアジマス誘導のための送信タイミング
等が配置されるが、少なくともこの休止期間において、
ＣＰＵ３８は前述した演算処理を行うことが充分可能と
なっている。
第３図のタイミングＴＣ，で示すように、５．６ｍｓの
時間幅をもつ１個の送信タイミングは、システムの識別
情報を含むプリアンプル送信信号ｓ ＋ 。
時間幅をもつ１個の送信タイミングは、システムの識別
情報を含むプリアンプル送信信号ｓ ＋ 。
ＯＣＩ （Ｏｕｔ ｏｆ Ｃｏｖｅｒａｇｅ Ｉｄｅｎ
ｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）信号Ｓ ２ ｒ ビーム走査の
ためのＴｏ−８ＣＡＮ送信信号Ｓ ３ ｒ同じくビーム
走査のためのＦＲＯ−３ＣＡＭ送信信号Ｓ４及びモニタ
用送信信号Ｓ、を含む。ここで、送信が送信信号Ｓ５で
あり、これは通常のＭＬＳの動作には影響しない。これ
らの動作と関連して、補正動作のためのＣＰＵ３８に対
する割込みタイミングが例えばそれぞれ割込タイミング
’ｒｃｓ。
ｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）信号Ｓ ２ ｒ ビーム走査の
ためのＴｏ−８ＣＡＮ送信信号Ｓ ３ ｒ同じくビーム
走査のためのＦＲＯ−３ＣＡＭ送信信号Ｓ４及びモニタ
用送信信号Ｓ、を含む。ここで、送信が送信信号Ｓ５で
あり、これは通常のＭＬＳの動作には影響しない。これ
らの動作と関連して、補正動作のためのＣＰＵ３８に対
する割込みタイミングが例えばそれぞれ割込タイミング
’ｒｃｓ。
’ｒｃｓ、ＴＣ，として規定される。割込タイミングＴ
Ｃ５において、ＣＰＵ３８は測定系統の指定を行い、割
込タイミングＴＯ，において、移相器２１の移相量の指
示を、すなわち、０°、９０゜１８０° ２７０°の
うちの１つの指示をする。
Ｃ５において、ＣＰＵ３８は測定系統の指定を行い、割
込タイミングＴＯ，において、移相器２１の移相量の指
示を、すなわち、０°、９０゜１８０° ２７０°の
うちの１つの指示をする。
割込タイミングＴＣ７でモニタ用送信信号ＳＩ＋を放っ
たあと、マニホールド１５からＩ１０ボート３７を経て
データ（Ｖｌ、ｖ２．Ｖｓ〜Ｖ ４ ）の取り込みを行
う。その後の位相誤差φの算出や補正データＣの算出等
については、後の休止期間で実行される。
たあと、マニホールド１５からＩ１０ボート３７を経て
データ（Ｖｌ、ｖ２．Ｖｓ〜Ｖ ４ ）の取り込みを行
う。その後の位相誤差φの算出や補正データＣの算出等
については、後の休止期間で実行される。
第４図は本発明による補正動作の流れを示すフルーチャ
ートであり、割込タイミングＴ ＣｓによりステップＳ
Ｔ、で測定系を指定、ステップＳＴ２で計測回数を零に
セット、ステップＳＴ、で割込タイミングＴ Ｃｓによ
り被測定移相器１２を０°の位相にセット、ステップＳ
Ｔ、で割込タイミングＴ Ｃｙによりデータ■、の取込
みを行い、ステップＳＴ、で次の割込タイミングＴ Ｃ
ｍにより被測定移相器１２０位相を９０°回転する。次
にステップＳＴ、で被測定移相器２１における位相回転
が３６０°行なわれ、データＶ１．Ｖ２．Ｖ３．Ｖｓが
取り込まれたかどうか判定し、ＹＥＳならばステップＳ
Ｔ、で計測回数をカウントアツプする。以後計測回数が
８０回になるまでこの動作を続ける。ステップＳＴ、で
計測が８０回行なわれたことが確認されれば、ステップ
Ｓ Ｔ ｗでその後の休止期間で平均化されたデータＶ
＋、ｖ、、Ｖｓ、Ｖ４を基に（２）式により、位相誤差
φを求める。次にステップＳＴ、、でφがあらかじめ定
めた閾値より大きいか否かを判定し、大きければステッ
プ１１で（３）式に基づき補正データＣを算出する。次
にステップＳＴ１□で補正データＣと被測定移相器１２
に対応するラッチ回路４１のアドレスデータとを出力す
る。
ートであり、割込タイミングＴ ＣｓによりステップＳ
Ｔ、で測定系を指定、ステップＳＴ２で計測回数を零に
セット、ステップＳＴ、で割込タイミングＴ Ｃｓによ
り被測定移相器１２を０°の位相にセット、ステップＳ
Ｔ、で割込タイミングＴ Ｃｙによりデータ■、の取込
みを行い、ステップＳＴ、で次の割込タイミングＴ Ｃ
ｍにより被測定移相器１２０位相を９０°回転する。次
にステップＳＴ、で被測定移相器２１における位相回転
が３６０°行なわれ、データＶ１．Ｖ２．Ｖ３．Ｖｓが
取り込まれたかどうか判定し、ＹＥＳならばステップＳ
Ｔ、で計測回数をカウントアツプする。以後計測回数が
８０回になるまでこの動作を続ける。ステップＳＴ、で
計測が８０回行なわれたことが確認されれば、ステップ
Ｓ Ｔ ｗでその後の休止期間で平均化されたデータＶ
＋、ｖ、、Ｖｓ、Ｖ４を基に（２）式により、位相誤差
φを求める。次にステップＳＴ、、でφがあらかじめ定
めた閾値より大きいか否かを判定し、大きければステッ
プ１１で（３）式に基づき補正データＣを算出する。次
にステップＳＴ１□で補正データＣと被測定移相器１２
に対応するラッチ回路４１のアドレスデータとを出力す
る。
本実施例で示した補正システムＭＬＳ高低誘導装置に組
み込み、角度精度の安定性を計測した結果、角度のふら
つきは最大±１／ｌ ＯＯ度程度でビーム幅、サイドロ
ーブレベルの変化は殆んど認められなかった。
み込み、角度精度の安定性を計測した結果、角度のふら
つきは最大±１／ｌ ＯＯ度程度でビーム幅、サイドロ
ーブレベルの変化は殆んど認められなかった。
以上説明したように本発明によれば、それぞれの放射素
子から放出される高周波信号の位相を簡単な処理で計測
し、この位相値から補正すべき補正量を計算して各々の
移相器制御信号に補正量を加えることにより、フェーズ
ドアレイ空中線の位相面の状態を常に一定に保ち、空中
線の緒特性、すなわちビーム形状、ビーム方向、サイド
ローブレベル等の特性をほぼ一定に保つことができる。
子から放出される高周波信号の位相を簡単な処理で計測
し、この位相値から補正すべき補正量を計算して各々の
移相器制御信号に補正量を加えることにより、フェーズ
ドアレイ空中線の位相面の状態を常に一定に保ち、空中
線の緒特性、すなわちビーム形状、ビーム方向、サイド
ローブレベル等の特性をほぼ一定に保つことができる。
これにより、温度特性の優れたフェーズドアレイ空中線
を実現することができるようになる。
を実現することができるようになる。
第１図、第２図、第３図および第４図は本発明の一実施
例を説明するためのもので、このうち第１図はフェーズ
ドアレイ空中線の性能補償装置の実施例の回路構成を示
すブロック図、第２図（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ位相計
測の原理を説明するための説明図、第３図は制御タイミ
ングを示すタイミングチャート、第４図は、ＣＰＵの処
理フローを表わしたフローチャート、第５図はＭＬＳビ
ーム走査空中線の温度特性を補償する補償装置の従来の
例を示すブロック図、第６図は中央分岐型の直列給電方
式の電力分配器の回路構成を説明するための回路図、第
７図は温度による移相面の変化の様子を表わした説明図
、第８図は常温における放射パターン特性を示す特性図
、第９図は７１℃における放射パターン特性を示す特性
図である。 １１・・・・・・放射素子、１２・・・・・・移相器、
１３・・・・・・電力分配器、１４・・・・・・送信機
、１５・・・・・・インテグラルモニタマニホールド、
１６・・・・・・検波器、１７・・・・・・角度検出器
、１８走査制御器、２１・・・・・・入力端子、２２・
・・・・・出力端子、３１・・・・・・走査制御器、３
５・・・・・・演算増幅器、３６・・・・・・Ａ／Ｄ変
換器、３７・・・・・・工１０ボート、 ３８・・・・
・・ＣＰＵ、 ３９・・・・・・Ｉ１０ポート４１・・
・データラッチ、４２・・・・・・加算器。
例を説明するためのもので、このうち第１図はフェーズ
ドアレイ空中線の性能補償装置の実施例の回路構成を示
すブロック図、第２図（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ位相計
測の原理を説明するための説明図、第３図は制御タイミ
ングを示すタイミングチャート、第４図は、ＣＰＵの処
理フローを表わしたフローチャート、第５図はＭＬＳビ
ーム走査空中線の温度特性を補償する補償装置の従来の
例を示すブロック図、第６図は中央分岐型の直列給電方
式の電力分配器の回路構成を説明するための回路図、第
７図は温度による移相面の変化の様子を表わした説明図
、第８図は常温における放射パターン特性を示す特性図
、第９図は７１℃における放射パターン特性を示す特性
図である。 １１・・・・・・放射素子、１２・・・・・・移相器、
１３・・・・・・電力分配器、１４・・・・・・送信機
、１５・・・・・・インテグラルモニタマニホールド、
１６・・・・・・検波器、１７・・・・・・角度検出器
、１８走査制御器、２１・・・・・・入力端子、２２・
・・・・・出力端子、３１・・・・・・走査制御器、３
５・・・・・・演算増幅器、３６・・・・・・Ａ／Ｄ変
換器、３７・・・・・・工１０ボート、 ３８・・・・
・・ＣＰＵ、 ３９・・・・・・Ｉ１０ポート４１・・
・データラッチ、４２・・・・・・加算器。
Claims (2)
- （１）送信電力を複数に分配する分配器と、前記分配器
により分配された複数の分配出力をそれぞれ受ける複数
の移相器と、前記複数の移相器の出力を受けるアレイ配
置された複数の放射素子とを含み、前記複数の移相器の
移相量を所定制御することで、ビーム走査を行うフェー
ズドアレイアンテナの特性補償装置であって、 前記複数の放射素子から放射される出力を受けて合成し
、前記フェーズドアレイアンテナが所定の走査角をもっ
たとき最大の合成出力をモニタ出力として出すモニタ手
段と、 前記フェーズドアレイアンテナが前記所定の走査角をも
つ走査ビームを放出するとき、前記モニタ手段の出力に
基づき、フェーズドアレイアンテナが前記所定の走査角
の走査ビームを放出するとき前記複数の放射素子から出
る放射出力の位相誤差を算出する位相誤差算出手段と、
前記位相誤差算出手段の出力に基づき前記複数の移相器
に対する位相量の補正を行う位相量補正手段とを具備す
る。 - （２）特許請求の範囲第１項のフェーズドアレイアンテ
ナの特性補償装置がマイクロウエイブランデングシステ
ムに適用され、前記位相誤差算出手段及び移相量補正手
段の動作がマイクロウェイブランデングシステムのため
のビーム走査の休止期間に行なわれることを特徴とする
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23292289 | 1989-09-11 | ||
| JP1-232922 | 1989-09-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03174805A true JPH03174805A (ja) | 1991-07-30 |
| JP2611519B2 JP2611519B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=16946940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2239499A Expired - Lifetime JP2611519B2 (ja) | 1989-09-11 | 1990-09-10 | フェーズドアレイ空中線の性能補償装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5072228A (ja) |
| EP (1) | EP0417689B1 (ja) |
| JP (1) | JP2611519B2 (ja) |
| AU (1) | AU630050B2 (ja) |
| CA (1) | CA2024946C (ja) |
| DE (1) | DE69018906T2 (ja) |
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